Ядро Землі змінюється: що відбувається

Вода з поверхні Землі проникає глибоко в надра планети, і в новому дослідженні вчені показали, як вона може змінити крайню частину металевого ядра. І ця знахідка може пояснити наявність тонкого шару матеріалу всередині нашої планети, який ставив у глухий кут геологів, повідомляє Science Alert.

Земна кора складається з тектонічних плит, які рухаються та «наскакують» одна на одну. І за мільярди років ці зони субдукції перенесли воду до нижньої мантії.

ВАС ЗАЦІКАВИТЬ

Ядро Землі «протікає»: вчені назвали причину

Коли ця вода досягає межі ядра та мантії, приблизно на глибині 2900 кілометрів під поверхнею, відбувається потужна хімічна взаємодія. Тепер вчені з Південної Кореї, США та Німеччини показали, що це створює верхній шар ядра, багатий на водень, і відправляє кремнезем у нижню мантію.

«Протягом багатьох років вважалося, що матеріальний обмін між ядром Землі та мантією невеликий. Проте наші недавні експерименти під високим тиском показують іншу історію. Ми виявили, що коли вода досягає межі ядро-мантія, вона вступає в реакцію з кремнієм в ядрі, утворюючи кремнезем», - заявив один із авторів дослідження Ден Шим з Університету штату Арізона.

Суміш заліза та нікелю у зовнішньому ядрі відіграє важливу роль у створенні магнітного поля Землі, яке, по суті, захищає життя на планеті від сонячних вітрів та радіації. Тому вченим важливо розуміти, як надра Землі влаштовані та розвиваються з часом.

Кордон мантії та ядра різко змінюється, склад переходить від силікатного до металевого. І про хімічний обмін між цими шарами відомо небагато. Десятиліття тому вчені, які записували сейсмічні хвилі, що проходять крізь надра Землі, зафіксували тонкий захисний шар завтовшки близько сотні кілометрів. І звідки цей первинний Е шар узявся, невідомо.

"Ми припускаємо, що такий хімічний обмін між ядром і мантією протягом мільярдів років глибокого перенесення води міг сприяти формуванню передбачуваного первинного шару E", - пише команда.

І цей шар буде менш щільним і в ньому будуть нижчі сейсмічні швидкості. Вчені вважають, що ці відмінності у щільності пов'язані з різними концентраціями легких елементів водню та кремнію.

Команда дійшла висновку, що збільшення концентрації всього одного легкого елемента призведе до збільшення швидкості та зниження щільності, що ускладнить узгодження сейсмічних спостережень та динамічної стабільності всього шару Е. Альтернативним поясненням могло стати збільшення концентрації одного легкого елемента при зменшенні концентрації іншого. Але про такий обмін поки що невідомо.

У ході дослідження вчені імітували умови тиску та температури на межі ядра та мантії, використавши камери з алмазними ковадлами, нагрітими лазером. У результаті вони з'ясували, що вода, яка занурюється в ядро Землі, може вступати в хімічну реакцію з матеріалом, що знаходиться там. В результаті зовнішнє ядро перетворюється на багату на водень плівку і розсіюючи кристали кремнезему, які піднімаються і приєднуються до мантії.

Шар багатого воднем і бідного кремнієм матеріалу, що утворюється у верхній частині ядра, матиме меншу щільність та меншу швидкість, що відповідає спостереженням за сейсмічними хвилями.

Раніше міжнародна група вчених заявила про те, що гігантська аномалія в центрі Землі може бути відлунням зіткнення, яке сталося 4,5 мільярда років тому. У його результаті було утворено Місяць.